Способ комплексной переработки остатков доманиковых образований
Номер инновационного патента: 26799
Опубликовано: 15.04.2013
Авторы: Бриджен Николас Джон, Жарменов Абдурасул Алдашевич, Козлов Владиллен Александрович, Школьник Владимир Сергеевич, Кузнецов Андрей Юрьевич
Формула / Реферат
Изобретение относится к гидрометаллургической переработке доманиковых образований (черносланцевых свит), которые после частичной метаморфизации (трансформации) органических веществ (ОВ) в нефть содержат силикатные остатки в виде химически связанного и скелетного кремнезема, обогащенные алюминием, ванадием, ураном, молибденом, иттрием, скандием, редкоземельной и платиновой групп металлов. Технический результат изобретения:
- повышение извлечения алюминия, урана, ванадия более 90 %,снижение выбросов в окружающую среду за счет комплексного использования руды (остатков доманиковых образований): " желтый" кек - концентрат урана и молибдена, метаванадат аммония, концентрат ӘРЗМ, глинозем (А123), удобрение ^SO^NHj^SC^. Дополнительный технический результат-высококачественный гомогенносмешанный углерод-кремнеземистый флюс может использоваться для производства ферросплава и как сырье для производства серебра, золота и платиновой группы металлов. Технический результат достигается способом комплексной переработки остатков доманиковых образований, обогащенных органическим веществом и содержащих алюминий, ванадий, уран, молибден, редкоземельную и платиновую группу металлов, включающий измельчение руды, сернокислотное выщелачивание при нагревании и атмосферном давлении и последующее сорбционное извлечение ванадия, измельчение руды до крупности частиц не более 0,2 мм с заданным гранулометрическим составом, агитационную нейтрализацию укрепленного раствора, очищенного от алюминия, путем обработки пульпой измельченной руды или нейтрализатором щелочного характера, разделение полученной пульпы на продуктивный раствор, содержащий ванадий, уран, молибден, редкоземельную группы металлов и декарбонизированной кек, агитационное сернокислотное выщелачивание глинистого продукта (нефелина) из декарбонизированного кека укрепленным
раствором, смешанным с концентрированной серной кислотой при атмосферном давлении с получением сернокислой пульпы, автоклавное окислительное выщелачивание урана, ванадия, молибдена и редкоземельной группы металлов из твердой фазы сернокислой пульпы в присутствии веществ, избирательно окисляющих ванадий, выпуск пульпы из автоклава, охлаждение, разбавление промывным раствором и обработка флокулянтами и их фильтрация на укрепленный раствор, содержащий алюминий, ванадий, уран, молибден, группу РЗМ и нерастворимый остаток, промывку и извлечение золото и платины из него по известному способу, кристаллизацию алюмокалиевых квасцов (АКК) из укрепленного раствора, разделение укрепленного раствора от АКК на две равные части: одну часть раствора отправляют на агитационное сернокислотное выщелачивание при атмосферном давлении, другую часть на агитационную нейтрализацию-декарбонизацию, сорбцию урана и молибдена высокоосновным анионитом из продуктивного раствора с получением уранового и молибденового продукта известным способом, окисление и нейтрализация маточных растворов для сорбции ванадия высокоосновным анионитом с получением раствора, содержащего группу РЗМ и насыщенного ванадием анионита, десорбцию ванадия с анионита и получение ванадиевого продукта известным способом, катионообменную сорбцию РЗЭ из маточного раствора, десорбцию их с катионита и получение концентрата РЗМ, известковую обработку маточников сорбции и сброса пульпы в шламонакопитель для отстоя, возвращение осветленного раствора в технологический процесс, направление шлам-флюса на извлечение благородных металлов и приготовления шихты из шлам-флюса, содержащего кремнезем и ОВ для получения ферросплавов.
Измельчение руды проводят до крупности частиц не более 0,2 мм с гранулометрическим составом -0,074 мм 25-35 %.
Агитационную нейтрализацию укрепленного раствора, очищенного от алюминия, и декарбонизацию измельченной руды проводят до рН 1,3-1,6 в
2
атмосферных условиях при температуре 65-95°С, отношении Т:Ж=1:1.5, плотности 1.20-1.25 г/см3 в течение 1-2 часов.
Пульпу после стадии нейтрализации-декарбонизации перед фильтрованием сгущают с добавками неионогенного и катионного флокулянтов до осветленного продуктивного раствора методом отстаивания и фильтрации сгущенной суспензии при плотности 1.35-1.40 г/см3 до получения кислого кека.
Агитационное выщелачивание алюминия и других металлов из кислого кека проводят укрепленным раствором при температуре 65-95°С, при отношении Т:Ж=1:(0.7-0.8), плотности 1,55-1,65 г/см3 с последующим доукреплением пульпы концентрированной серной кислотой до 150-250 г/л при продолжительности выщелачивания 1 -2 часа.
Автоклавное выщелачивание редких металлов проводят при отношении Т:Ж=1 :(0,8-1,1) и продолжительности не более 2-х часов при давлении 13 атм. в среде воздуха или 1 час при давлении 3 атм. кислорода, при температуре 140-160°С, ОВП 350-450 мВ и механическом перемешивании в непрерывном режиме с выпуском в самоиспаритель для охлаждения до 90°С.
В качестве вещества, избирательно окисляющего ванадий, используют серный ангидрид (S03), кислый раствор солей железа (+III) и ванадия (+IV).
Разделение пульпы на укрепленный раствор и нерастворимый осадок фильтрацией проводят после разбавления промывным раствором до Т:Ж=1: (1,4-1,6) и плотности 1,35-1,40 г/см3 с добавками неионогенного и катионного флокулянтов.
Промывку нерастворимого осадка проводят на фильтре 3% раствором серной кислоты и оборотной водой.
Укрепленный раствор обрабатывают сульфатом калия K2SO4 при соотношении сульфата алюминия A^SC^b к сульфату калия K2SO4, равным 1:0,8, для образования АКК при рН 0,8-1,0, охлаждают до температуры 15-25°С, кристаллы АКК отделяют на центрифуге, а маточник делят на две равные части, одну из которых используют для распульповки и выщелачивания
3
алюминия из слабокислого кека, а другую направляют на узел нейтрализации-декарбонизации.
Анионообменную сорбцию урана совместно с молибденом проводят из продуктивного раствора при рН 0,8-1,5, ОВП 350-450 мВ на анионитах АМП или Ambersept 920.
Перед сорбцией окисление четырехвалентного ванадия до его пятивалентного состояния в маточном растворе проводят пероксидом водорода до ОВП 750-800 мВ при рН 1,8-2,2.
Анионообменную сорбцию ванадия проводят на анионите Ambersept 920 при температуре 60 °С.
Катионообменную сорбцию РЗЭ из маточного раствора сорбции ванадия проводят при рН 1.8-2.2, ОВП не выше 350 мВ и температуре не выше 60 °С.
Катионообменную сорбцию РЗЭ проводят на катионах КУ-2-8н или Ambersept 1200н.
Текст
(51) 22 34/22 (2006.01) 22 60/02 (2006.01) 22 3/08 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ молибден, редкоземельную и платиновую группу металлов,включающий измельчение руды,сернокислотное выщелачивание при нагревании и атмосферном давлении и последующее сорбционное извлечение ванадия, измельчение руды до крупности частиц не более 0,2 мм с заданным гранулометрическим составом,агитационную нейтрализацию укрепленного раствора, очищенного от алюминия,путем обработки пульпой измельченной руды или нейтрализатором щелочного характера, разделение полученной пульпы на продуктивный раствор, содержащий ванадий, уран, молибден, редкоземельную группы металлов и декарбонизированной кек, агитационное сернокислотное выщелачивание глинистого продукта (нефелина) из декарбонизированного кека укрепленным раствором,смешанным с концентрированной серной кислотой при атмосферном давлении с получением сернокислой пульпы, автоклавное окислительное выщелачивание урана, ванадия, молибдена и редкоземельной группы металлов из твердой фазы сернокислой пульпы в присутствии веществ, избирательно окисляющих ванадий, выпуск пульпы из автоклава,охлаждение, разбавление промывным раствором и обработка флокулянтами и их фильтрация на укрепленный раствор, содержащий алюминий,ванадий, уран, молибден, группу РЗМ и нерастворимый остаток, промывку и извлечение золото и платины из него по известному способу,кристаллизацию алюмокалиевых квасцов (АКК) из укрепленного раствора, разделение укрепленного раствора от АКК на две равные части одну часть раствора отправляют на агитационное сернокислотное выщелачивание при атмосферном давлении, другую часть на агитационную нейтрализацию-декарбонизацию, сорбцию урана и молибдена высокоосновным анионитом из продуктивного раствора с получением уранового и молибденового продукта известным способом,окисление и нейтрализация маточных растворов для сорбции ванадия высокоосновным анионитом с получением раствора, содержащего группу РЗМ и насыщенного ванадием анионита, десорбцию ванадия с анионита и получение ванадиевого(72) Школьник Владимир СергеевичЖарменов Абдурасул АлдашевичКозлов Владиллен АлександровичКузнецов Андрей ЮрьевичБриджен Николас Джон(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Фирма БАЛАУСА Козлов Владиллен Александрович(56) Разработка технологии производства метаванадата аммония из черных сланцев месторождения Баласаускандык. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, РК, Алматы, 2010.(54) СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОСТАТКОВ ДОМАНИКОВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ(57) Изобретение относится к гидрометаллургической переработке доманиковых образований (черносланцевых свит), которые после частичной метаморфизации(трансформации) органических веществ (ОВ) в нефть содержат силикатные остатки в виде химически связанного и скелетного кремнезема, обогащенные алюминием,ванадием, ураном, молибденом, иттрием, скандием,редкоземельной и платиновой групп металлов. Технический результат изобретения- повышение извлечения алюминия, урана,ванадия более 90,снижение выбросов в окружающую среду за счет комплексного использования руды (остатков доманиковых образований)желтый кек - концентрат урана и молибдена, метаванадат аммония, концентрат РЗМ,глинозем(А 23),удобрение 24(4)24. Дополнительный технический результат-высококачественный гомогенносмешанный углерод-кремнеземистый флюс может использоваться для производства ферросплава и как сырье для производства серебра, золота и платиновой группы металлов. Технический результат достигается способом комплексной переработки остатков доманиковых образований,обогащенных органическим веществом и содержащих алюминий, ванадий, уран, 26799 продукта известным способом, катионообменную сорбцию РЗЭ из маточного раствора, десорбцию их с катионита и получение концентрата РЗМ,известковую обработку маточников сорбции и сброса пульпы в шламонакопитель для отстоя,возвращение осветленного раствора в технологический процесс, направление шлам-флюса на извлечение благородных металлов и приготовления шихты из шлам-флюса, содержащего кремнезем и ОВ для получения ферросплавов. Измельчение руды проводят до крупности частиц не более 0,2 мм с гранулометрическим составом -0,074 мм 25-35. Агитационную нейтрализацию укрепленного раствора,очищенного от алюминия,и декарбонизацию измельченной руды проводят до рН 1,3-1,6 в атмосферных условиях при температуре 65-95 С, отношении ТЖ 11,5, плотности 1,201,25 г/см 3 в течение 1-2 часов. Пульпу после стадии нейтрализациидекарбонизации перед фильтрованием сгущают с добавками неионогенного и катионного флокулянтов до осветленного продуктивного раствора методом отстаивания и фильтрации сгущенной суспензии при плотности 1,35-1,40 г/см 3 до получения кислого кека. Агитационное выщелачивание алюминия и других металлов из кислого кека проводят укрепленным раствором при температуре 65-95 С,при отношении ТЖ 1(0,7-0,8), плотности 1,551,65 г/см 3 с последующим доукреплением пульпы концентрированной серной кислотой до 150-250 г/л при продолжительности выщелачивания 1-2 часа. Автоклавное выщелачивание редких металлов проводят при отношении ТЖ 1 (0,8-1,1) и продолжительности не более 2-х часов при давлении 13 атм. в среде воздуха или 1 час при давлении 3 атм. кислорода, при температуре 140-160 С, ОВП 350450 мВ и механическом перемешивании в непрерывном режиме с выпуском в самоиспаритель для охлаждения до 90 С. В качестве вещества, избирательно окисляющего ванадий, используют серный ангидрид (3),кислый раствор солей железаи ванадия . Разделение пульпы на укрепленный раствор и нерастворимый осадок фильтрацией проводят после разбавления промывным раствором до ТЖ 1 (1,41,6) и плотности 1,35-1,40 г/см 3 с добавками неионогенного и катионного флокулянтов. Промывку нерастворимого осадка проводят на фильтре 3 раствором серной кислоты и оборотной водой. Укрепленный раствор обрабатывают сульфатом калия 24 при соотношении сульфата алюминия 2(4)3 к сульфату калия 24, равным 10,8, для образования АКК при рН 0,8-1,0, охлаждают до температуры 15-25 С, кристаллы АКК отделяют на центрифуге, а маточник делят на две равные части,одну из которых используют для распульповки и выщелачивания алюминия из слабокислого кека, а другую направляют на узел нейтрализациидекарбонизации. Анионообменную сорбцию урана совместно с молибденом проводят из продуктивного раствора при рН 0,8-1,5, ОВП 350-450 мВ на анионитах АМП или 920. Перед сорбцией окисление четырехвалентного ванадия до его пятивалентного состояния в маточном растворе проводят пероксидом водорода до ОВП 750-800 мВ при рН 1,8-2,2. Анионообменную сорбцию ванадия проводят на анионите 920 при температуре 60 С. Катионообменную сорбцию РЗЭ из маточного раствора сорбции ванадия проводят при рН 1,8-2,2,ОВП не выше 350 мВ и температуре не выше 60 С. Катионообменную сорбцию РЗЭ проводят на катионах КУ-2-8 н или 1200 н. Изобретение относится к гидрометаллургической переработке доманиковых образований(черносланцевых свит), которые после частичной метаморфизации (трансформации) органических веществ (ОВ) в нефть содержат силикатные остатки в виде химически связанного и скелетного кремнезема, обогащенные алюминием, ванадием,ураном,молибденом,иттрием,скандием,редкоземельной и платиновой групп металлов. Доманиковые образования не совпадают по времени формирования с эпохами угленакопления, а соответствуют морской обстановке и следуют за эпохами рифтогенеза, во время которых в бассейны осадконакопления из недр Земли поступало большое количество минеральных веществ,предопределяющих вспышки биопродуктивности. По характеру тектонического развития доманиковые образования принадлежат к структурам с многоэтапным возобновлением рифтового режима. Увидеть единый механизм общего формирования пластовых экзогенных образований редких и редкоземельных металлов (РиРЗМ) практически во всех системах фанерозоя крайне трудная задача. В настоящее время можно утверждать, что РиРЗМ попали в пластовые образования с останками живой материи. Трудности изучения пластовых экзогенных образований связаны с тем, что они, как правило,находятся в разной стадии метаморфизации в ходе своей геологической истории. Таким образом,остатки доманиковых образований РиРЗМ - это ультрадисперсные,упорные, трудновскрываемые руды, состоящие из щелочных алюмосиликатов (глины), кремнезема,ОВ и редких и редкоземельных металлов, не поддающиеся механическому и флотационному обогащению, в которых ОВ и металлы в виде тонкой сыпи равномерно распределены в скелетном(аморфном) кремнеземе. Попытки создания технологии комплексного извлечения металлов из остатков доманиковых образований(черносланцевых руд) предпринимались неоднократно. Одна из первых технологических схем извлечения РиРЗМ из остатков доманиковых образований включала пирометаллургический окислительный обжиг при температуре 750-850 С для выжигания ОВ и окисления металлов с последующим кислотным выщелачиванием. К недостаткам пирометаллургической технологии относятся высокие энергетические затраты на нагрев многотоннажного потока руды, не эффективное, зачастую, бесполезное выгорание ОВ,образование вредных газов и пыли, содержащей радиоактивные элементы. Известен способ прямого выщелачивания РиРЗМ из сырья в растворы кислот, в котором используют разнообразные окислители и комплексообразователи (Палант А.А. Прямое извлечение ванадия из титаномагнетитового концентрата. Ж. Металл, 5, 1996 г.). Введение окислителей,имеющих окислительновосстановительный потенциал (ОВП) более 330 мВ,позволяет окислить уран, молибден и железо в высшие степени окисления и перевести их в комплексные формы, которые хорошо извлекаются синтетическими ионитами или минеральными сорбентами. Известен способ переработки ванадийсодержащего сырья, в том числе черных сланцев Каратау ( 2374344 2, МПК С 22 В 34/22,С 22 В 3/08,опубл. 27.11.2009). Эта технология включает двухэтапное кучное выщелачивание ванадия из руды крупностью 0,01-0,6 м путем закладывания ее в кучу с одновременным смешиванием с концентрированной серной кислотой с расходом не менее 30 кг/т и выщелачиванием ванадия на первом этапе оборотными маточниками сорбции с плотностью орошения 3,5-4,5 л/м 2 и количеством циклов не менее трех, доукрепление оборотных маточников сорбции серной кислотой до ее содержания 8,0-8,5 и подачи их на кучу на втором этапе выщелачивания. Недостатками этого способа являются невысокое извлечение ванадия из руды, составляющее около 70, а также отсутствие попутного извлечения других ценных металлов (уран, молибден, РЗЭ). Известен также способ комплексной переработки углеродистых ванадий - урансодержащих кварцитов Каратау (Козлов В.А., и др Комплексная переработка кварцитов Каратау.Всероссийская конференция 26-29 сентября 2000 г., г.Чусовой. Ванадий, химия, технология, применение. Тезисы докладов, с. 146). Способ включает измельчение руд до крупности 50-70 мм, кучное выщелачивание раствором серной кислоты,последующее кондиционирование растворов и сорбцию ванадия и урана анионитом АМП. Последующая их десорбция проводится раздельно урана - раствором нитрата аммония и серной кислоты при рН 1-1,5, а ванадия раствором нитрата аммония и аммиака при рН 8,28,7. Урановые и ванадиевые десорбаты перерабатываются до закиси-окиси урана и пентоксида ванадия известными способами. Недостатком этого способа является невысокое извлечение ванадия, урана, других ценных компонентов из кусков руды столь крупного размера (50-70 мм), (70), в которых диффузия окислителя и растворителя к значительной части целевой минерализации практически невозможна за экономически приемлемую продолжительность процесса. Кроме того, не предусмотрено попутного извлечения таких дефицитных и дорогостоящих металлов, как молибден и РЗЭ (лантаноидыиттрий). Известен способ извлечения урана, молибдена и ванадия из силикатных руд ( 2211253 МПК С 22 В 60/02, С 22 В 34/34, опубл. 27.08.2003), в котором в качестве окислителя используют анионит в ОНформе при создании окислительновосстановительного потенциала (ОВП) от -50 до 150 мВ. Такой ОВП не позволяет эффективно выщелачивать уран, молибден, ванадий и РЗЭ из сланцевых руд,для которых необходимо поддерживание величины ОВП при выщелачивании в пределах 400-470 мВ. Кроме того, в этом способе 3 сорбция металлов из рудной пульпы, а не из растворов, приводит к повышенному удельному расходу анионита вследствие его истирания(измельчения). Известен способ комплексной переработки уранванадиевой руды месторождения Рудное(Центральные Кызылкумы), содержащей 0,1 и 1,0 урана и ванадия, соответственно (Смирнов И.П., и др. Современные направления в разработке технологии комплексного использования уран ванадиевого и нетрадиционного (техногенного) ванадиевого сырья. Стратегия использования и развития минерально-сырьевой базы редких металлов России ввеке. ТОМ 2. Доклады Международного симпозиума 5-9 октября 1998 г.,Москва. Минеральное сырье, 7, ВИМС, 2000. с. 169-175). Вмещающие породы представлены углисто-глинистыми сланцами. Основная часть ванадия (80) находится в виде сравнительно упорной минерализации, а меньшая часть - в виде легковскрываемых карнотита и тюямунита. Ванадийсодержащие минералы имеют преимущественно микронные размеры и рассеяны в рудной массе. Предложено проводить сернокислотное окислительное выщелачивание ванадия и урана из этой руды при 130-150 С и остаточной кислотности пульпы 15-20 г/л с добавкой калиевых соединений для осаждения трехвалентного железа в виде калиевого ярозита до остаточной концентрации железа 1-3 г/л, а затем проводить сорбцию урана и ванадия из пульпы с получением их товарных оксидов. Этот способ позволяет достичь извлечения урана и ванадия в товарные продукты, равного, соответственно 97 и 80. К недостаткам способа можно отнести дополнительное использование калиевых соединений, недостаточно высокое извлечение ванадия из руды. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки упорных углерод-кремнеземистых черносланцевых руд, описанный в работе Айбетовой И.О. Разработка технологии производства метаванадата аммония из черных сланцев месторождения Баласаускандык. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Республика Казахстан, Алматы, 2010 - прототип. Согласно способу-прототипу черносланцевую руду (с содержанием 1,125 и влажностью 10) дробят (измельчают) до крупности -25 мм,затем обрабатывают в течение 2 ч серной кислотой(расход 140 кг/т) с целью насыщения ею пор и трещин кусков руды, при этом температура повышается до 45 С. Затем эту руду подвергают термообработке предпочтительно при 140 С и атмосферном давлении в течение 4 ч с целью вскрытия (окислительного разрушения) сульфидов и шпинелидов, содержащих ванадий в низших (2 3) степенях окисления и перевода его в кислоторастворимую форму сульфата ванадила 4 4 при ОВП не выше 450 мВ, при котором не происходит окисления ванадия до пятивалентного состояния. Подготовленная таким образом черносланцевая руда формируется в рудный штабель и подвергается кучному выщелачиванию в две стадии на первой стадии водой при ТЖ 12 с получением продуктивного раствора, имеющего рН 1,4 и концентрацию 2,39 г/л 25 при степени извлечения ванадия из руд 43,8 и на второй стадии выщелачивания раствором с концентрацией 30 г/л 24 при ТЖ 10,5 с получением продуктивного раствора (рН 0,8), содержащего 1,93 г/л 25. В результате двухстадийного кучного выщелачивания средняя концентрация компонентов в продуктивном растворе составляет, г/л 2,10 24 0,060,060,01 РЗЭ 6063,4 А 1 91,5 Р. Извлечение ванадия, урана и молибдена из продуктивного раствора предложено производить путем анионообменной сорбции. Вначале проводят коллективную анионообменную сорбцию урана и молибдена при рН 1,3-1,5, в частности, с использованием анионита 920. После этого проводят кондиционирование маточных растворов по величине рН с помощью аНСО 3(расход 8 кг/м 3) и ОВП с помощью пероксида водорода (расход 60-ного Н 22 равен 1 л/м 3) для окисления ванадия в пятивалентное состояние. Затем из маточного раствора сорбируют ванадий анионитом 920 с насыщением его до 300350 кг/т 25. Маточный раствор сорбции направляют на кучное выщелачивание, а анионит на донасыщение его ванадием до 400-450 кг/т 25 с помощью синтетического раствора с концентрацией 25, равной 15 г/л в виде декаванадиевой кислоты Н 61028 при рН 2,5-3,5. Это позволяет с учетом последующей промывки сернокислым раствором насыщенного ванадием анионита при ТЖ 13 достичь высокой (98-ной) степени очистки анионита и ванадиевого продукта от примесей, в том числе от фосфора. Десорбцию ванадия проводят раствором смеси нитрата аммония (150-200 г/л) и аммиака при рН 8,5 и температуре 30-35 С с выделением в твердую фазу метаванадата аммония 43. После фильтрации получают метаванадат в качестве готового ванадиевого продукта и фильтрат, который используют в обороте для приготовления десорбирующего раствора. Анионит после 2 десорбции ванадия перезаряжается в 4 - форму с помощью сернокислого раствора и рециркулирует на стадию сорбции ванадия. Основными недостатками способа-прототипа являются низкое извлечение ванадия из углеродкремнеземистой черносланцевой руды, равное около 52, расходование значительного количества бикарбоната натрия (8 кг/м 3 продуктивного раствора), и отсутствие попутного извлечения дефицитных и дорогостоящих РЗЭ). Предлагаемый способ комплексной переработки остатков доманиковых образований содержащих алюминий, уран, молибден, ванадий,РиРЗЭ, группу платиновых металлов, включающий измельчение руды, сернокислотное выщелачивание при нагревании и атмосферном давлении и последующее сорбционное извлечение ванадия и состоит из следующих новых операций- измельчение руды до крупности частиц не более 0,2 мм с заданным гранулометрическим составом углерод-кремнеземистого композита- нейтрализация укрепленного раствора,очищенного от алюминия, путем обработки сгущенной пульпой измельченной руды или нейтрализатором щелочного характера- разделение полученной пульпы на продуктивный раствор, содержащий уран, молибден, ванадий,редкоземельную группу металлов,и декарбонизированный кек- агитационное сернокислотное выщелачивание глинистого продукта(нефелин) из декарбонизированного кека укрепленным раствором, смешанным с концентрированной серной кислотой при атмосферном давлении с получением сернокислой пульпы- автоклавное окислительное выщелачивание урана, молибдена, ванадия и редкоземельной группы металлов из твердой фазы сернокислотной пульпы в присутствии веществ, избирательно переводящих ванадий до степени окисления- выпуск пульпы из автоклава, охлаждение,разбавление промывным раствором и обработка флокулянтами- кристаллизация алюмокалиевых квасцов (АКК) из укрепленного раствора- разделение маточника от АКК на две равные части одну часть отправляют на агитационное сернокислотное выщелачивание при атмосферном давлении, другую часть на агитационную нейтрализацию-декарбонизацию- сорбцию урана и молибдена высокоосновным анионитом из отфильтрованного продуктивного раствора с получением уранового и молибденового продукта известным способом- окисление и нейтрализация маточных растворов для сорбции ванадия высокоосновным анионитом с получением раствора, содержащего РЗМ,и насыщенного ванадием анионита,десорбцию ванадия с анионита и получение ванадиевого продукта известным способом- катионообменная сорбция РЗЭ из маточного раствора, десорбция их с катионита и получение концентрата редкоземельных металлов- известковая обработка маточников сорбции и сброс пульпы в шламонакопитель для отстоя,возвращение осветленного раствора в технологический процесс извлечение благородных металлов и использование шлам-флюса для производства ферросплавов. Способ может характеризоваться тем, что нейтрализацию укрепленного раствора, очищенного от алюминия методом кристаллизации АКК, и декарбонизацию измельченной руды проводят при рН 0,8-1,5, ОВП 350-450 мВ, температуре 65-95 С,отношении ТЖ 1(1-1,5), плотности 1,20-1,25 г/см 3 в течение 1-2 часов. Способ может характеризоваться тем, что упомянутое агитационное выщелачивание слабокислого кека при атмосферном давлении на второй ступени проводят в присутствии 150-250 г/л 24, ОВП 350-450 мВ, температуре 65-95 С,отношении ТЖ 10,8, продолжительности 2 часа и использовании ионов трехвалентного железа в качестве окислителя. Способ может характеризоваться тем, что упомянутое автоклавное выщелачивание проводят при ОВП 350-450 мВ, отношении ТЖ 1-0,8,продолжительности не более 2-х часов в атмосфере воздуха и серного ангидрида при температуре 140160 С. Способ может характеризоваться тем, что разделение пульп после стадии а) нейтрализации-декарбонизации с получением осветленного продуктивного раствора и слабокислого кека б) охлаждения до 90 С и разбавления автоклавной пульпы промывным раствором до плотности 1,35-1,45 г/см 3 с получением укрепленного раствора и нерастворимого осадка(шлам-флюс) проводится с добавками неионогенного и катионного флокулянтов. Способ может характеризоваться тем, что разделение пульпы проводят в присутствии флокулянтов Праестол 2500 и Праестол 650 из расчета, соответственно, 50 и 25 г/т руды, а также тем, что промывку нерастворимого остатка проводят на фильтре 3-м раствором серной кислоты и оборотным раствором. Способ может характеризоваться тем, что в качестве веществ, избирательно окисляющих ванадий, используют серный ангидрид (3) и кислый раствор солей железаи ванадия . Способ может характеризоваться тем, что сорбцию урана совместно с молибденом проводят из продуктивного раствора при рН 0,8-1,5, ОВП 350-450 мВ, а также тем, что окисление ванадия до высших степеней производят пероксидом водорода. Способ может характеризоваться тем, что анионообменную сорбцию ванадия из окисленного маточного раствора проводят при рН - 1,6-2,2, ОВП 750-800 мВ, и температуре не выше 60 С, а также тем, что катионообменную сорбцию РЗЭ из маточного раствора сорбции ванадия проводят при рН 1,8-2,3, ОВП не выше 350 мВ и температуре не выше 60 С. Технический результат изобретения- повышение извлечения алюминия, урана,ванадия более 90,снижение выбросов в окружающую среду за счет комплексного использования руды (остатков доманиковых образований) желтый кек - концентрат урана и молибдена, метаванадат аммония, концентрат 5(А 12 О 3),удобрение 24(4)24 Дополнительный технический результат-высококачественный гомогенносмешанный углерод-кремнеземистый флюс может использоваться для производства ферросплава и как сырье для производства серебра,золота и платиновой группы металлов. Таким образом, отличительными признаками способа являются трехстадийное противоточное выщелачивание руды (остатков доманиковых образований) кислыми растворами с переменным содержанием 24, при котором на первой стадии 45-75 г/л, на второй стадии с последующим укреплением пульпы до 150-250 г/л концентрированной серной кислотой, на третьей стадии - автоклавное окислительное выщелачивание при температуре 140-160 С в воздушной среде при давлении 13-15 атм, ОВП 350-450 мВ и продолжительности не более 2-х часов, разделение пульпы на укрепленный раствор и нерастворимый осадок проводят после разбавления до плотности 1,35-1,40 г/см 3 обработки флокулянтами,охлаждения укрепленного раствора и кристаллизации АКК, удаление избытка серной кислоты из укрепленного раствора и сорбционного извлечения урана и молибдена, окисления и сорбции ванадия, сниженияи сорбции РЗМ. Существо изобретения поясняется на приведенной принципиальной технологической схеме переработки остатков доманиковых образований (черносланцевых свит). Пример предпочтительной реализации изобретения. Остатки доманиковых образований(черносланцевую руду), содержащую, масс 0,52 0,02 0,03 и 0,06 РЗЭ, измельчают и просеивают на грохоте с ячейкой 0,2 мм. Измельченную руду в виде пульпы при ТЖ 10,8 подают на первую стадию выщелачивания при атмосферном давлении, температуре 65-95 С, ОВП 350-450 мВ до ТЖ 11,5 в течение 2-х часов в присутствии ионов трехвалентного железа и ионов ванадияв качестве окислителя, для разрушения карбонатов сернокислым укрепленным и промывным раствором с узла фильтрации шламфлюса и кристаллизации алюмокалиевых квасцов(АКК). Полученную пульпу кондиционируют до рН 1,3-1,6 измельченной исходной рудой (или другим нейтрализатором щелочного характера) и разделяют ее с использованием флокуляции,отстаивания и фильтрации сгущенной пульпы,35-,40 г/см 3 на продуктивный раствор,содержащий уран, молибден, ванадий, РЗЭ и твердую фазу в виде кислого кека. Продуктивный раствор после контрольной фильтрации направляют на сорбционный передел, а кислый кек - на вторую стадию атмосферного выщелачивания укрепленным раствором при температуре 65-95 С, при отношении ТЖ 1(0,7-0,8), плотности 1,55-1,65 г/см 3 с последующим доукреплением пульпы концентрированной серной кислотой до 150-250 г/л и общим временем выщелачивания 2 часа. Доукрепленную пульпу направляют на третью стадию-автоклавное окислительное сернокислотное 6 выщелачивание при отношении ТЖ 1(0,7-0,9) и продолжительности не более 2-х часов при давлении 13 атм в среде воздуха, или 1 час при давлении 3 атм кислорода при температуре 150 С, ОВП 350-450 мВ и механическом перемешивании с выпуском в самоиспаритель для охлаждения до 90 С. При этом суммарный расход серной кислоты на всех стадиях выщелачивания составляет 105 кг/т руды. В качестве веществ, избирательно окисляющих ванадий, используют серный ангидрид (3),кислый раствор солей железаи ванадия . После самоиспарителя выщелоченную пульпу плотностью 1,65-1,75 г/см 3 разбавляют промывным раствором до плотности 1,35-1,40 г/см 3 и обрабатывают неионогенным и катионным флокулянтами, разделение пульпы (суспензии) на укрепленный раствор и нерастворимый осадок проводят на фильтре, промывают 3 раствором серной кислоты и оборотной водой, промытый нерастворимый остаток, содержащий, масс,0,03 0,003 0,006 Мо и 0,01 РЗЭ, 15 С, 82 12, направляют на утилизацию известными способами. В горячий укрепленный раствор с содержанием,г/л 12 А 2,60,150,17 Мо 0,28 РЗЭ, вводят из расчета 90 на образование 24 алюмокалиевых квасцов (АКК) и принудительно охлаждают до выпадения в осадок 90 алюминия в виде АКК. Укрепленный раствор, очищенный от аммония и калия, с содержанием, г/л 1,5 А 2,60,150,17 Мо 0,20 РЗЭ и 45-75 г/л 24,отправляется на корректировку кислотности исходной рудой. Таким образом, степень извлечения из черносланцевых руд в продуктивный раствор составляет,9198 85 Мо, 92 А и 75 РЗЭ. Из продуктивного раствора, содержащего 130 г/л сульфат-ионов,сначала извлекают путем анионообменной сорбции совместно уран и молибден при рН 1,3-1,6 и ОВП 400 мВ и температуре не выше 60 С. В качестве сорбента могут быть использованы аниониты АМП или 920. Насыщенный ураном и молибденом анионит направляют на их десорбцию и получение урановой и молибденовой продукции известными способами. Регенерированный анионит возвращают на операцию сорбции. В маточном растворе после сорбции урана и молибдена окисляют ванадий до высшей степени окисления путем доведения ОВП раствора до 750-800 мВ с помощью пероксида водорода. При этом расход 60-ного Н 2 О 2 составляет 1 л/м 3 раствора. После этого сорбируют ванадийпри температуре не выше 60 С 920, затем нагруженный анионит донасыщают ванадием до 550 кг/т с помощью части ванадиевых десорбатов или ванадийсодержащего раствора,полученного путем растворения некоторого количества кристаллов МВА. Последующая десорбция ванадия известным способом, например, раствором нитрата аммония(150-200 г/л), доведенным до рН 8,5 аммиачной водой в статических условиях позволяет достичь практически количественной десорбции (99) с получением кристаллов МВА высокого качества. После десорбции анионит из нитратной формы переводят (перезаряжают) в сульфатную форму путем обработки раствором серной кислоты. Анионообменная сорбция 920 позволяет обеспечить извлечение ванадия из окисленного раствора в пределах 97-99, а поддерживание температуры до 60 С в маточном растворе сорбции ванадия приводит к разрушению остаточного пероксида водорода и снижению ОВП до 350 мВ. Сорбцию РЗЭ проводят Ку-2-8 или 100 из маточного раствора сорбции ванадия при рН 2,0-2,3, ОВП не выше 350 мВ при температуре 60 С. При этом степень извлечения РЗЭ из раствора достигает 98, а их остаточная концентрация в маточном растворе сорбции не превышает 5 мг/л. Насыщенный катионит направляют на десорбцию РЗЭ и получение целевого продукта известным способом,а катионит после регенерации возвращают вновь на операцию сорбции. Маточный раствор сорбции РЗЭ подают на утилизацию известным способом,например,обработку известковым молоком или карбонатом кальция с образованием осадка сопутствующих элементов (и др.) и очищенной водой с возвратом ее в технологический процесс(рудоподготовка,промывка нерастворимого остатка-шлам-флюса). Следует отметить, что ионообменную сорбцию и десорбцию урана, молибдена, ванадия, РЗЭ проводят в аппаратах колонного типа СНК, ИНПМ,КДС и др. с фиксированным слоем ионита. Общая степень извлечения целевых металлов на операциях выщелачивания, сорбции и осаждения в целевой продукт составляет,90,0 96,0 85,0, и 75 РЗЭ при удельном расходе серной кислоты (около 110 кг/т руды). Таким образом,патентуемый способ переработки остатков доманиковых образований(черносланцевых руд) позволяет увеличить степень извлечения алюминия, ванадия, урана, молибдена,РЗЭ, сохранить ОВ в кремнеземистом композите и эффективно использовать его в ферросплавном производстве в качестве восстановителя. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ комплексной переработки остатков доманиковых образований,обогащенных органическим веществом и содержащих алюминий,ванадий, уран, молибден, редкоземельную и платиновую группу металлов,включающий измельчение руды, сернокислотное выщелачивание при нагревании и атмосферном давлении и последующее сорбционное извлечение ванадия,отличающийся тем, что измельчение руды до крупности частиц не более 0,2 мм с заданным гранулометрическим составом,агитационную нейтрализацию укрепленного раствора, очищенного от алюминия,путем обработки пульпой измельченной руды или нейтрализатором щелочного характера, разделение полученной пульпы на продуктивный раствор, содержащий ванадий, уран, молибден, редкоземельную группу металлов и декарбонизированной кек, агитационное сернокислотное выщелачивание глинистого продукта нефелина из декарбонизированного кека укрепленным раствором,смешанным с концентрированной серной кислотой при атмосферном давлении с получением сернокислой пульпы, автоклавное окислительное выщелачивание урана, ванадия, молибдена и редкоземельной группы металлов из твердой фазы сернокислой пульпы в присутствии веществ, избирательно окисляющих ванадий, выпуск пульпы из автоклава,охлаждение, разбавление промывным раствором и обработка флокулянтами и их фильтрация на укрепленный раствор, содержащий алюминий,ванадий, уран, молибден, группу РЗМ и нерастворимый остаток, промывку и извлечение золото и платины из него по известному способу,кристаллизацию алюмокалиевых квасцов (АКК) из укрепленного раствора, разделение укрепленного раствора от АКК на две равные части одну часть раствора отправляют на агитационное сернокислотное выщелачивание при атмосферном давлении, другую часть на агитационную нейтрализацию-декарбонизацию, сорбцию урана и молибдена высокоосновным анионитом из продуктивного раствора с получением уранового и молибденового продукта известным способом,окисление и нейтрализация маточных растворов для сорбции ванадия высокоосновным анионитом с получением раствора, содержащего группу РЗМ и насыщенного ванадием анионита, десорбцию ванадия с анионита и получение ванадиевого продукта известным способом, катионообменную сорбцию РЗМ из маточного раствора, десорбцию их с катионита и получение концентрата РЗМ,известковую обработку маточников сорбции и сброса пульпы в шламонакопитель для отстоя,возвращение осветленного раствора в технологический процесс, направление шлам-флюса на извлечение благородных металлов и приготовления шихты из шлам-флюса, содержащего кремнезем и ОВ для получения ферросплавов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измельчение руды проводят до крупности частиц не более 0,2 мм с гранулометрическим составом -0,074 мм 25-35. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что агитационную нейтрализацию укрепленного раствора,очищенного от алюминия,и декарбонизацию измельченной руды проводят до рН 1,3-1,6 в атмосферных условиях при температуре 65-95 С, отношении ТЖ 11.5, плотности 1,201,25 г/см 3 в течение 1-2 часов. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что пульпу после стадии нейтрализациидекарбонизации перед фильтрованием сгущают с добавками неионогенного и катионного флокулянтов до осветленного продуктивного раствора методом отстаивания и фильтрации сгущенной суспензии при плотности 1,35-1,40 г/см 3 до получения кислого кека. 7 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что агитационное выщелачивание алюминия и других металлов из кислого кека проводят укрепленным раствором при температуре 65-95 С, при отношении ТЖ 1(0,7-0,8), плотности 1,55-1,65 г/см 3 с последующим доукреплением пульпы концентрированной серной кислотой до 150-250 г/л при продолжительности выщелачивания 1-2 часа. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что автоклавное выщелачивание редких металлов проводят при отношении ТЖ 1(0,8-1,1) и продолжительности не более 2-х часов при давлении 13 атм. в среде воздуха или 1 час при давлении 3 атм. кислорода, при температуре 140-160 С, ОВП 350450 мВ и механическом перемешивании в непрерывном режиме с выпуском в самоиспаритель для охлаждения до 90 С. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве вещества, избирательно окисляющего ванадий, используют серный ангидрид (3),кислый раствор солей железаи ванадия . 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделение пульпы на укрепленный раствор и нерастворимый осадок фильтрацией проводят после разбавления промывным раствором до ТЖ 1 (1,41,6) и плотности 1,35-1,40 г/см 3 с добавками неионогенного и катионного флокулянтов. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывку нерастворимого осадка проводят на фильтре 3 раствором серной кислоты и оборотной водой. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что укрепленный раствор обрабатывают сульфатом калия 24 при соотношении сульфата алюминия 2(О 4)3 к сульфату калия 24, равным 10,8, для образования АКК при рН 0,8-1,0, охлаждают до температуры 15-25 С, кристаллы АКК отделяют на центрифуге, а маточник делят на две равные части,одну из которых используют для распульповки и выщелачивания алюминия из слабокислого кека, а другую направляют на узел нейтрализациидекарбонизации. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что анионообменную сорбцию урана совместно с молибденом проводят из продуктивного раствора при рН 0,8-1,5, ОВП 350-450 мВ на анионитах АМП или 920. 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед сорбцией окисление четырехвалентного ванадия до его пятивалентного состояния в маточном растворе проводят пероксидом водорода до ОВП 750-800 мВ при рН 1,8-2,2. 13. Способ по п.1, отличающийся тем, что анионообменную сорбцию ванадия проводят на анионите 920 при температуре 60 С. 14. Способ по п.1, отличающийся тем, что катионообменную сорбцию РЗМ из маточного раствора сорбции ванадия проводят при рН 1,8-2,2,ОВП не выше 350 мВ и температуре не выше 60 С. 15. Способ по п.1, отличающийся тем, что катионообменную сорбцию РЗМ проводят на катионах КУ-2-8 н или 1200 н.
МПК / Метки
МПК: C22B 60/02, C22B 3/08, C22B 59/00, C22B 34/34, C22B 34/22
Метки: комплексной, способ, остатков, образований, доманиковых, переработки
Код ссылки
<a href="https://kz.patents.su/8-ip26799-sposob-kompleksnojj-pererabotki-ostatkov-domanikovyh-obrazovanijj.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Способ комплексной переработки остатков доманиковых образований</a>
Предыдущий патент: Способ извлечения благородных металлов из рудного и техногенного золотосодержащего сырья
Следующий патент: Способ нанесения гарнисажа на футеровку конвертера
Случайный патент: Способ подачи капусты в дошник и устройство для его осуществления